JPS60206608A - 通気性成形型の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は通気性成形型に関する。

本願発明者達は先の特許出願において特願昭５８−６２
７８４号、特願昭５８−７１２５８号、特願昭５８−７
１２５９号及び特願昭５８−８０９４３号等に開示して
いる如く、金属粉とセラミック粉を骨材とし、これに硬
化、焼成過程において蒸発又は焼失する成分を含む粘結
剤、さらに必要に応じて鋼繊維をそれぞれ添加すること
により得られる複合焼成体から成り、その表面に少なく
とも金属酸化物を含む緻密な硬化層を有する通気性構造
の成形型を提案している。しかしこの成形型を通気性、
通水性を必要とする成形加工、例えば真空成形用型、ブ
ロー成形用型、注型用型などプラスチ、ツク成形加工分
野、また金属の鋳造用型、陶磁器なとのスリ、ツブキャ
スティング用型などに利用する場合、通気性を調整する
必要があるが、通気性は金属粉、セラミック粉の粒度分
布、配合比、或いは粘結剤の添加量により制御すること
が必要である。しかし、これは複雑で高度の技術を要し
、たとえば陶磁器の泥漿鋳込成形用型においては、型の
部位により通気性、即ち通水性が異なると、陶磁原料の
型への着肉厚さが異なるという不都合が生じ、型の部位
による通気性を一定にする必要がある。そのために、型
形状に沿って一定厚さにしなければならないが、肉厚が
薄い場合、乾燥、焼成工程において歪やクラックが発生
するなど問題があって、一定厚さのシェル状成形型をつ
くることは困難であった。

本発明はこれらの問題点に鑑みて成されたものであって
、その目的とするところは強度的に問題がなく、また歪
、クラックのないシェル状の通気性成形型を提供するこ
とにある。

以下に、杢発明を実施例に基づき詳、細に、説嬰する。

、第１図に示す如く、（１）は中央部に四部（１）′を
備えた多孔質状の複合焼成体で、この複合焼成体（１）
は金属粉とセラミック粉からなり、型面を含む外周部に
緻密な硬化層（２）を有すると共に、この硬化層（２）
の内側に未焼成混合組織から成るバッキング層（３）を
有している。前記硬化層（２）はセラミック粉に分散し
た金属粉の酸化物と焼成セラミック粒との接合組織から
なっている。この硬化層（２）の生成機構は必ずしも明
確ではないが、一般には、金属粉が酸化しセラミック粒
子との界面で拡散接合的な接着が行われた結果と考えら
れる。

そして、この硬化層（２）には粘結剤が乾燥工程および
酸化性雰囲気中での焼成工程で蒸発あるいは焼失するこ
とにより微細（５〜１０μｍのどとし）な気孔が形成さ
れ、この微細な気孔により多孔質でありながら緻密で平
滑な面性状を構成している。

一方、硬化層（２）の内側にあるバッキング層（３）は
十分に焼成のなされないままの金属粉とセラミック粉と
の混合組織からなっており、それら金属粉あるいはセラ
ミック粉の界面にはさきの粘結剤の蒸発或いは焼失によ
り気孔が形成されている。

このバッキング層（３）の気孔は硬化層（２）の気孔と
通じており、従って複合焼成体（１）は全体が多孔質の
通気構造となっている。

このような多孔質状の複合焼成体（１）は骨材と粘結剤
を配合混練してスラリー状試料を得゛しめこ　１のスラ
リー状試料を流し込み成形する工程と、成形体を乾燥な
いし１次焼成する工程と、この工程を経たものを酸化性
雰囲気条件で焼成する工程により得られる。

まず、スラリー状試料を得る工程は金属粉とセラミック
粉あるいはさらに鋼繊維を十分に混合攪拌し、これに硬
化過程で蒸発する成分を含む粘結剤たとえばエチルシリ
ケートなどのシリカゾルやコロイダルシリカなどを添加
して十分に混合攪拌することからなる。次いで、前記ス
ラリー状試料を所望型形状に固化成形し成形体を得る。

これは、たとえば型枠で囲まれた内部に模型或いは現物
をセットし、この型枠内にさきのスラリー状試料を流し
込み、所要時間放置することなどにより行うもので、こ
の流し込みに際して、硬化剤を加えたり、充填性を助長
するため振動を加えたり、スフイスすることなども効果
的である。

詳述すると、「金属粉」としては、鋳鉄粉、電解粉、純
鉄粉などの鉄粉やニッケル粉、銅粉などの非鉄金属粉が
用いられる。このうち、鋳鉄粉は焼成時に遊離カーボン
の燃焼により気孔形成を促進する利点がある。

「セラミック粉」としては、高温での変形率が小さく、
金属粉と接合しやすいものたとえばムライト、焼成アル
ミナ、活性アルミナ、電融アルミナ、クロマイト、シリ
マナイトなどで代表される中性系のもの、溶融シリカ、
ジルコニウム、溶融ジルコンで代表される酸性系のもの
が一般に適当であるが、マグネシア質で代表される塩基
性のものや滑石なども用いることができる。

また、「鋼繊維」としては、一般にステンレス系のもの
が適当といえる。ステンレス系の鋼繊維は焼成工程で消
失しないため、硬化層及びバッキング層の両層に対する
補強効果が高いがらである。

これ以外の鋼繊維たとえば快削鋼などを用いてもバッキ
ング層の補強効果は得られ、亀裂防止、セラミック粉の
脱落防止のメリットは得られる。鋼繊維はそれ自体の強
度が大きくかつ表面積の大きいもの、たとえばビビリ振
動切削法などで生成したものが適当といえる。

前記金属粉とセラミック粉と粘結剤の配合比は概ね重量
比で（１〜５）：（１〜５）：１が好ましい。

ここで、金属粉とセラミ・ツク粉と粘結剤の配合比の下
限を規定したのは、使用可能な最低限の型強度を得るの
に必要だからである。

上限を規定したのは、骨材が多すぎると成形性の面から
粘結剤の被覆能を低下させ、強度の低下や型表面の安定
性劣化を生じさせるからである。

次に、前工程で得られた成形体を型枠から脱型したのち
、自然乾燥又は／及び１次焼成を行い、さらに成形体は
酸化性雰囲気条件で２次焼成する。

酸化性雰囲気は空気でもよいし、酸素供給を配慮したい
わゆる酸素富化空気でもよい。焼成条件は骨材及び粘結
剤などの配合比、型寸法、目的とする気孔率或いは生産
の観点より異なるが、一般的には焼成温度４００〜１５
００°Ｃ１焼成時間１時間以上が適当であるが、これら
の温度、時間に限定されるものではなく、焼成時間が長
くなれば硬化層は成長、増大する。従って、硬化層を厚
くしたい場合には焼成時間を長くすればよく、逆に薄＜
シたい場合には焼成時間を短くすればよい。この酸化性
雰囲気での２次焼成工程によりセラミック粉の焼成と成
形体に分散されている　金属粉の酸化焼結が進行し、表
面から内部に向かって緻密な硬化層（２）が漸進的に生
成され、このとき同時に成形体中に残留する粘結剤揮発
分が燃焼除去されて多孔質化が促進され、２次焼成の完
了により、第１図で示すような多孔質状の複合焼成体（
１）が得られる。

次いで、第１図の複合焼成体（１）をＡ−に位置で切断
して未焼成バッキング層（３）を露出したあと、バッキ
ング層（３）に向けてショット粒等の投射材を投射装置
（４）より投射してバッキング層（３）のみをきれいに
除去し第３図に示すような通気性成形型（５）を得た。

この際、投射装置（４）から投射されるショツト粒によ
って型がかけたり、クラックが発生することもなく均一
厚さの硬化層（２）のみを残してバッキング層（３）だ
けがきれいに除去された。

なお、サンダグラインダ、ドリル等を用いてバッキング
層（３）を除去するようにしてもよい。また、必要に応
じて第３図の通気性成形型（５）をＢ−Ｂ′、Ｃ−ｄ位
置でそれぞれ切断し第４図のような通気性成形型（５′
）とすることができる。次に、本発明の具体的な実施例
を示す。

（実施例１） 金属粉として鋳鉄粉Ｃ粒径４４μアンダー）とセラミッ
ク粉として合成ムライト粉（粒径７５μアンダー）を重
量配合比で１：１に均一に混合し、この混合物に対して
鋼繊維（長さ６ｍｍ、太さ１００μ）を１．５ｖ＋）ｊ
２％添ＩＪ［１混合するとともに、さらに粘結剤として
硬化触媒を含むエチルシリケートを鋳鉄粉と合成ムライ
ト粉の合計重量に対して２５ｗｔ％添加してこれらを十
分に混合、攪拌してスラリー状試料を得る。ついて、こ
のスラリー状試料を模型をセットした型枠に振動を与え
ながら流し込み、所定時間静置して同化、成形したのち
、固化した成形体を離型後学気中に２４時間放置して自
然乾燥する。

次に、焼成炉に装入し、酸化性雰囲気中で焼成温度９０
０°Ｃにて４時間２次焼成を行い、第１図と略同し形状
の複合焼成体を得た。ついで、この複合焼成体の背面を
切断して未焼成バッキング層を露出するとともに型表面
にショツト粒が当っても型表面が損傷しないようにゴム
板等でマスキングしたあと、投射装置より粒径Ｑ、８ｆ
ｆ７＋１のショット粒を投射速度７０２にｅＣでもって
投射密度が１００　”７Ｑになるように投射して未焼成
バッキング層をきれいに除去し、第５図に示すような形
状の通気性成形型（６）を得た。

（実施例２） ２次焼成時間を８時間とした以外は、前記実施例１と同
様にして通気性成形型を得た。

（実施例３） ２次焼成時間を１６時間とした以外は、前記実施例１と
同様にして通気性成形型を得た。

（比較例１） 実施例１で得た複合焼成体を、未焼成バッキング層を除
去することなく、そのまま成形型として使用した。

（比較例２） 実施例１で得た複合焼成体の背面を切断して未焼成バッ
キング層を露出したものをそのまま成形型として使用し
た。　゛′− 以」二、実施例１〜実施例３で得られた通気性成形型の
うち、先ず、実施例１における通気性成形型（６）を、
第５図に示すような、下部位置に減圧室（７ａ）を有し
かつ仕切板には減圧室（７ａ）に通じる複数個の通気孔
（７ｂ）を備えた真空成形装置の枠体（７）に嵌め込み
通気性成形型（６）の通気性テストを行った場合につい
て説明する。

真空ポンプ（８）を作動した状態において、１２０°Ｃ
に加熱した０、４　ｍｍのポリプロピレンシート（９）
を通気性成形型（６）の上面にセットし、ナツトすると
同時にバルブ（１０）を開いて通気性成形型（６）の背
面から通気孔（７ｂ）、減圧室（７ａ）、接続管（１１
）、配管（１２）及び真空タンク（１３）等を介して吸
引すると、ポリプロピレンシート（９）は型表面側に吸
引されるとともにポリプロピレンシート（９）と型表面
との間に閉じ込められたキャビティ内の残留空気は通気
性成形型（６）の多数の気孔を介して排出され、ポリプ
ロピレンシー１−（９）はオつすか２７秒で型表面に吸
引密着し成形が完了した。

また、実施例１の通気性成形型（６）を実施例２〜実施
例３及び比較例１〜比較例２で得られた通気性成形型に
替えて実施例１と同様にしてそれぞれの通気性成形型の
通気性テストを行った場合の結果を第１表に゛示す。

第　１　表 上記第１表より明らかなように、実施例１〜実施例３で
得られたシェル状通気成形型は比較例１及び比較例２で
得た通気性成形型より成形時間が短く、通気性が改善さ
れていることがわかる。また、型重量も軽量になり、取
扱いや保守点検が容易になっていることがイっかる。

なお、本発明におけるシェル状通気性成形型は前記実施
例の真空成形以外にブロー成形用型、射　。

画成形用型などの樹脂成形用型、さらにはアルミニウム
合金、亜鉛合金等の低融合金の鋳造用型、また窯業製品
成形におけるプレス成形、ローラーマシン成形、泥漿鋳
込成形などの型として用いることができ、またフィルタ
材、ベントプラグとしても用いてもよい。

以上の説明によって明らかなように、本発明の成形型は
、歪、クラックのない型全面に均一な優れた通気性を有
しかつ型重量が軽く取扱いが容易で、さらには十分な強
度を有するなどの効果を発揮し、この種の業界に寄与す
る効果は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明による通気性成形型の製作工程
を示すものにして第１図は複合焼成体の断面図、第２図
は第１図における複合焼成体の背面を切断しバッキング
層を露出した状態を示す断面図、第３図はバッキング層
を除去した状態を示す通気性成形型の断面図、第４図は
本発明による通気性成形型の他の実施例を示す断面図、
第５図は本発明による通気性成形型を真空成形装置にセ
ットして通気性テストを行っている状態を示す断面図で
ある。 （１）：複合焼成体　（２）゛硬化層 （３）、未焼成バッキング層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　金属粉とセラミック粉を骨材とし、これに蒸発又
   は焼失する成分を含む粘結剤を混合した試料を成形、焼
   成した複合焼成体から成り、この複合焼成体の外周部に
   おける酸化鉄分を含有する緻密な硬化層のみ残して内部
   の未焼成バッキング層は除去して成ることを特徴とする
   通気性成形型。 ２、金属粉とセラミック粉を骨材とし、これに蒸発又は
   焼失する成分を含む粘結剤を混合した試料を成形、焼成
   した複合焼成体から成り、この複合焼成体の外周部にお
   ける酸化鉄分を含有する硬化層を必要な部分だけ残して
   内部の未焼成バッキング層および不要な一部の硬化層は
   除去して成ることを特徴とする通気性成形型。